一种水体耗氧速率的精准测定装置及其方法

1.本发明涉及水体耗氧速率测定技术领域，具体为一种水体耗氧速率的精准测定装置及方法。


背景技术：

2.自然水体中的溶解氧对维持生物的生长与繁殖至关重要，也是描述生态环境质量的重要参数。水体溶解氧降低会产生一系列不良的生态后果，当水体处于低氧(do≤4mg/l)状态时，生物的新陈代谢与生长会受到影响；当水体处于贫氧(do≤3mg/l)状态时，某些贝类与鱼类无法生存；而水体缺氧(do≤2mg/l)会导致大部分水生生物死亡。
3.水体中溶解氧的消耗过程包括呼吸作用、有机物降解作用、硝化作用，以及底泥耗氧等，呼吸作用和硝化作用成为湖泊、河口及海洋重要的消耗过程，呼吸作用和硝化作用的主体是水中的微生物，微生物浓度与水体中的营养盐密不可分，现有研究表明，体积浓度为0.1％的氯化汞溶液能够起到杀菌效果，预实验表明，在样品中加入15ml的0.1％(v/v)氯化汞溶液时，具有良好的杀菌效果；当烯丙基硫脲的浓度达到82umol/l时，可显著抑制或完全抑制硝化作用，因此，测定呼吸作用和硝化作用速率具有很强的现实意义。
4.现有技术中的测定方式是在密闭的培养瓶中，通过使用溶解氧探头记录水体中溶解氧浓度的变化，从而计算出水体好氧速率，该方法的不足在于：一、只能测出水体的总耗氧速率，无法分别测出硝化作用和呼吸作用的具体贡献；二、无法在还原水体流动状态下进行测定，引起误差，为此我们提出一种水体耗氧速率的精准测定装置及方法用于解决上述问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种水体耗氧速率的精准测定装置及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种水体耗氧速率的精准测定装置，包括玻璃瓶和对玻璃瓶进行密封的橡胶塞，所述玻璃瓶设有三个并且每个玻璃瓶上均设有橡胶塞，所述橡胶塞上设有开孔并且开孔内插入有 brt管的端部，所述玻璃瓶通过brt管两两连通，所述brt管之间连接有一个蠕动泵。
7.优选的，所述橡胶塞包括两个圆台形橡胶塞和一个穿孔橡胶塞，穿孔橡胶塞的孔内插入有溶解氧探头。
8.本发明还提供了一种水体耗氧速率的精准测定方法，包括如下步骤：
9.步骤、设置实验组一，具体方法如下：首先将橡胶塞打孔，用于插入brt 管，保证brt管垂直方向插入，根据长进短出的原则，使用brt管插入三个橡胶塞并将橡胶塞相互连接，在brt管与橡胶塞的连接处用玻璃胶密封并进行气密性检验，然后将brt管与蠕动泵相连接，通过虹吸的方法，将采集并保存完好的样品放入三个玻璃瓶，其中两个玻璃瓶盖上圆台形橡胶塞，另一个玻璃瓶用穿孔橡胶塞进行密封，穿孔橡胶塞在孔内插入溶解氧探头，并
用玻璃胶对橡胶塞与玻璃瓶瓶口接触的边缘以及溶解氧探头与橡胶塞接触的边缘进行密封，最后用锡纸将玻璃瓶瓶身包裹，防止透光，并放入恒温箱中；
10.步骤2、设置实验组二，具体方法如下：在样品中加入硝化抑制剂(烯丙基硫脲)，使其浓度为100mg/l，其余操作与步骤1相同；
11.步骤3、设置对照组一，具体方法如下：在样品中加入0.1％的氯化汞溶液进行杀菌，其余操作与步骤1相同；
12.步骤4、通过溶解氧探头测定0-48h内的溶解氧数值；
13.步骤5、计算速率。
14.优选的，所述步骤4中测定时间点分别为0h，1h，2h，4h，8h，12h，24h， 36h，48h总计测定时长为48h。
15.优选的，所述步骤5中的计算方法为：按照线性函数拟合各组溶解氧浓度，并计算斜率，将步骤1中实验组一得出的斜率减去和空白组斜率即可得到水体总耗氧速率，步骤2中实验组二的斜率减去空白组斜率可得到呼吸耗氧速率，再通过水体总耗氧速率减去呼吸耗氧速率得到硝化耗氧速率。
16.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
17.1、通过蠕动泵、brt管、玻璃瓶及科学的连接方式，使得样品在密封避光的条件下进行循环，模拟原位水体的动态情况，避免了样品中浮游植物光合作用和静态水体可能带来的误差；
18.2、可更加准确的计算呼吸作用和硝化作用的耗氧贡献，准确得出自然水体耗氧关键项，由此，可为解决自然水体低氧及缺氧问题提出科学建议，为水体中的营养盐浓度及浮游植物浓度的设置标准提供科学依据与支持。
附图说明
19.图1为本发明结构示意图。
20.图中：溶解氧探头1、橡胶塞2、玻璃瓶3、蠕动泵4、brt管5。
具体实施方式
21.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
22.实施例1
23.参照图1，为本发明第一个实施例，该实施例提供了一种水体耗氧速率的精准测定装置，包括玻璃瓶3和对玻璃瓶3进行密封的橡胶塞2，玻璃瓶3设有三个并且每个玻璃瓶3上均设有橡胶塞2，橡胶塞2上设有开孔并且开孔内插入有brt管5的端部，玻璃瓶3通过brt管5两两连通，brt管5之间连接有一个蠕动泵4，通过连接的蠕动泵4对整个玻璃瓶3内装入的样品进行带动循环，brt管5连通玻璃瓶3形成一个闭合的环形结构，保证了循环的连通性。
24.本发明还公开了一种水体耗氧速率的精准测定方法，包括如下步骤：
25.步骤1、设置实验组一，具体方法如下：首先将橡胶塞2打孔，用于插入 brt管5，保
证brt管5垂直方向插入，根据长进短出的原则，使用brt管5 插入三个橡胶塞2并将橡胶塞2相互连接，在brt管5与橡胶塞2的连接处用玻璃胶密封并进行气密性检验，然后将brt管5与蠕动泵相4连接，通过虹吸的方法，将采集并保存完好的样品放入三个玻璃瓶3，其中两个玻璃瓶3 盖上圆台形橡胶塞2，另一个玻璃瓶3用穿孔橡胶塞2进行密封，穿孔橡胶塞 2在孔内插入溶解氧探头1，并用玻璃胶对橡胶塞2与玻璃瓶3瓶口接触的边缘以及溶解氧探头1与橡胶塞2接触的边缘进行密封，最后用锡纸将玻璃瓶3 瓶身包裹，防止透光，并放入恒温箱中；
26.步骤2、设置实验组二，具体方法如下：在样品中加入硝化抑制剂烯丙基硫脲，使其浓度为100mg/l，其余操作与步骤1相同；
27.步骤3、设置对照组一，具体方法如下：在样品中加入0.1％的氯化汞溶液进行杀菌，其余操作与步骤1相同；
28.步骤4、通过溶解氧探头1测定溶解氧数值，测定时间点分别为0h，1h， 2h，4h，8h，12h，24h，36h，48h总计测定时长为48h；
29.步骤5、计算速率：计算方法为按照线性函数拟合各组溶解氧浓度，并计算斜率，将步骤1中实验组一得出的斜率减去和空白组斜率即可得到水体总耗氧速率，步骤2中实验组二的斜率减去空白组斜率可得到呼吸耗氧速率，再通过水体总耗氧速率减去呼吸耗氧速率得到硝化耗氧速率。
30.实施例2
31.参照图1，为本发明第二个实施例，该实施例基于上一个实施例，具体的，橡胶塞2包括两个圆台形橡胶塞和一个穿孔橡胶塞，穿孔橡胶塞的孔内插入有溶解氧探头1，不同的橡胶塞方便区分安装溶解氧探头1，橡胶塞2的底部直径为46mm，顶部直径为56mm。
32.具体的，溶解氧探头1可以替换使用压力探头，进而改变测量溶解氧的方式。
33.具体的，蠕动泵相4也可替换为磁力搅拌器，配合连通成闭合环形结构的brt管5对样品进行循环。
34.具体的，三个玻璃瓶3也可设置成两个或四个等，进而根据需要改变参与循环的样品瓶的数量。
35.实施例3
36.参照图1，为本发明第三个实施例，该实施例基于以上两个实施例，使用时，设置一个实验组一，具体是首先将橡胶塞2(底部直径46mm，顶部直径 56mm)打孔，用于插入brt管5，保证brt管5垂直方向插入，根据长进短出的原则，使用brt管5(内径为2mm，外径为4mm)插入三个橡胶塞2并将橡胶塞2相互连接，在brt管5与橡胶塞2的连接处用玻璃胶密封并进行气密性检验，然后将brt管5与蠕动泵相4(也可使用磁力搅拌器)连接，通过虹吸的方法，将采集并保存完好的样品放入三个500ml玻璃瓶3(瓶口直径 50mm)，其中两个玻璃瓶3盖上圆台形橡胶塞2(底部直径46mm，顶部直径 56mm)，另一个玻璃瓶3用穿孔橡胶塞2进行密封，穿孔橡胶塞2在孔内插入溶解氧探头1(也可使用压力探头)，并用玻璃胶对橡胶塞2与玻璃瓶3瓶口接触的边缘以及溶解氧探头1与橡胶塞2接触的边缘进行密封，最后用锡纸将玻璃瓶3瓶身包裹，防止透光，并放入恒温箱中；然后设置一个实验组二：具体是在样品中加入硝化抑制剂烯丙基硫脲，使其浓度为100mg/l，其余操作同实验组一；设置一个对照组一，具体方法是在样品中加入0.1％的氯化汞溶液进行杀菌，其余操作同实验组一；测定时间点为0h，1h，2h，4h，8h，12h， 24h，36h，48h总计测定时长为48h的溶解氧数值；按照线性函数拟合各
组溶解氧浓度，并计算斜率，将实验组一得出的斜率减去和空白组斜率即可得到水体总耗氧速率，实验组二的斜率减去空白组斜率可得到呼吸耗氧速率，再通过水体总耗氧速率减去呼吸耗氧速率得到硝化耗氧速率。
37.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。